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杨俊玲 徐奇友
水产动物和畜禽不同，消化道内淀粉酶的活性较低，不能很好的消化糖类，蛋白质是其主要的功能物质。鱼虾对蛋白质的需求较畜禽高出2~4倍，蛋白质是由氨基酸组成，所以氨基酸对水产动物来说至关重要。鱼类对蛋白质的需要实际上是对必需氨基酸（Essential Amino Acid，EAA）的需要。现已确认鱼类存在10种必需氨基酸，饲料中一旦缺乏这些氨基酸，会使构成鱼类蛋白质的各种氨基酸比例失调，限制其它氨基酸的利用，多余的氨基酸则脱掉氮基作为能量消耗掉，从而造成蛋白质利用不合理。
大量研究表明，日粮中EAA的平衡效果越好，饲养对象对日粮蛋白质的利用率也就越高。随着我国淡水养殖业向集约化方向发展,对饲料的质和量的需求逐渐提高。但一些饲料企业在配方设计方面过度重视粗蛋白水平，忽视氨基酸平衡问题，造成氨基酸平衡失调，不仅影响了鱼类的生长性能，而且浪费了蛋白资源，增加了饲料成本。本文将国内外对于水产动物氨基酸需要量的测定方法进行总结，也为测定其他水产动物的氨基酸需要量提供参考。
1 氨基酸的需求
鱼类必需氨基酸种类一般是通过生长试验和同位素14C标记实验确定。通过实验得出鱼类的必需氨基酸均为10种（精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸）。这和其它高等脊椎动物是相似的，最大的差异就是精氨酸，水产动物是排氨型动物，尿素循环不发达，所以合成精氨酸能力低，故水产动物对精氨酸的需求高。水产动物对必需氨基酸的需求量也因动物种类、生长阶段、食性不同而不同，这可能是由于不同动物对氨基酸的消化吸收率不同，不同的生长阶段因能量需要不同而氨基酸需要量也有很大差异，再加上所食饲料种类不同，相应的氨基酸所需也应不同。
一般来说，鱼体的必需氨基酸组成与鱼类的必需氨基酸需求十分相似，因此，鱼体的必需氨基酸组成常常被用来估算鱼类的必需氨基酸需求，同理，鱼卵的必需氨基酸组成也被用来估算幼鱼的必需氨基酸需求。
水产动物对氨基酸的需要量因动物的种类、食性、年龄和发育阶段、水温、水质、饲料蛋白质的种类和饲喂的方法而有所不同。同种动物的幼体饲料中的必需氨基酸的适宜含量高于成体，水温上升会使水产动物对氨基酸的需要量增加。饲料的能蛋比不合理，能量水平过低，也会使氨基酸大量用于供能，增加氨基酸的需要。
2 饲料中氨基酸的平衡问题
当鱼虾对各种氨基酸（主要是必需氨基酸）需要量的比例或模式与提供鱼虾饲料中所含的各种氨基酸的比例或模式相接近时，即达到氨基酸的平衡，就能满足鱼虾对蛋白质的需求量。如果饵料中氨基酸不平衡，就会带来许多弊端，如饵料蛋白质生物效价降低；作为能源消耗的蛋白质增多，肉质下降，肝功能遭到破坏等。
关于鱼类缺乏某种必需氨基酸之后所患的营养性疾病，国外学者已进行了一些研究工作。Poston等(1983)报道，蛋氨酸缺乏会造成虹鳟幼鱼的白内障，推测其原因是由于蛋氨酸缺乏后，眼球水晶体中的谷胱甘肽合成减少，后者可防止眼球水晶体的硫氢群的氧化。虹鳟鱼缺乏色氨酸会导致脊椎侧凸，动脉充血，缺乏赖氨酸时会造成鳍腐烂。
叶元土等(1999)用灰色关联分析法,判定饲料的必需氨基酸的比例关系与草鱼的10种必需氨基酸的比例关系的整体接近程度,结果表明,平衡的氨基酸对草鱼的养殖效果呈正相关关系,使草鱼获得了较快的生长,饲料系数达到了1.30的水平,表明添加的限制性氨基酸发挥了作用。对于不同品种的水产动物在不同的生长阶段、不同的生理阶段、不同的饲养环境以及饲料平衡条件下的理想氨基酸模式有待进一步研究。
饲料氨基酸平衡的方法如下：一是补加配合饲料不足的氨基酸，这种方法方便，但是添加的结晶氨基酸价格较高，而且有些鱼类对游离氨基酸的利用率低；二是可以根据氨基酸的互补作用，合理选择饲料原料及使用比例；三是投入过量的蛋白质。在这三种方法中，唯有第二种方法是最经济最可取的。
3 氨基酸需要量的研究方法
3.1 氨基酸试验的日粮
3.1.1 纯合日粮
日粮全部由结晶氨基酸组成的混合物，除了待测试的那种氨基酸，配方的氨基酸组成模式与鸡全卵或其它参考蛋白质相同。
绝大多数学者都是在Halver方法基础上测定鱼类氨基酸需要量。投喂的饲料中某种氨基酸的含量呈梯度变化，试验饲料含有其它所有晶体氨基酸或酪蛋白、明胶和复合氨基酸，这样除测定的氨基酸外，其它氨基酸同全卵蛋白相同。这一方法成功地用来测定大鳞大麻哈鱼（Oncorhynchus tshawytscha）、银大麻哈鱼(Oncorhynchus kisutch)、红大麻哈鱼(Oncorhynchus nerka)、日本鳗鲡(Anguilla japonica)和虹鳟(Salmo gairdneri)的必需氨基酸的需要量。
经试验证明，某些鱼不能很好采用和利用这种日粮，测定鲤(Nose等，1974)和斑点叉尾■（Wilson等，1977）时，试验饲料必须用氢氧化钠调至中性才能被利用。试验证明采食这种日粮鱼的生长速度低于等氮的完全蛋白日粮。
但Wilson（1985）认为，蛋白质的通过率和消化率与结晶氨基酸不同，前者通过率比后者慢。而且青江弘（1991）用结晶氨基酸混合物代替蛋白质饲养鲤，结果发现鲤几乎没有增重，因此这种试验日粮不适于所有鱼类。此类方法还必须考虑氨基酸的非蛋白质功能和氨基酸的相互作用，并对试验条件、方式和结果的处理有较高的要求，工作量也较大。
3.1.2 半纯合日粮
日粮氮源由两部分组成,一部分为结晶氨基酸的混合物,另一部分则为天然蛋白质,一般是酪蛋白和明胶。也有学者采用半精制饲料,就是用不平衡蛋白作为氨基酸主要来源,如玉米朊(Kaushik,1979)或玉米面筋(Halver，1958；Ketola，1983)完全缺乏某种必需氨基酸。这种饲料只要求加入少量缺乏的氨基酸晶体即可。试验证明采食这种日粮的鱼，其生长速度低于等氮的完全蛋白日粮。
3.1.3 实用日粮
实用型日粮用常规饲料原料提供大部分氨基酸。在一定的蛋白质含量下，蛋白质用晶体氨基酸代替，除了所测定的那种氨基酸。试验证明这种日粮研究费用低，鱼类也喜食。
但用半纯合日粮和实用日粮得到的氨基酸需要量的值也只能是估计值，因为其中存在许多问题，如蛋白质消化率的变化、不同的蛋白源氨基酸利用率不同、蛋白质分解的氨基酸与添加的氨基酸吸收不同步、氨基酸的不平衡（如玉米朊或玉米面筋，亮氨酸的含量较高，这可降低其它氨基酸的吸收率）等。
3.2 氨基酸需要量的测试方法
3.2.1 生长试验
通常用剂量－生长反应曲线（The dose-response curves）或者Almquist方图估量氨基酸需要量。饲喂氨基酸含量呈梯度变化饲料的鱼一段时间后体增重会出现明显的变化。随着氨基酸摄入量的增加体增重一般呈现直线上升的趋势，当达到与某个氨基酸需要相应的拐点时体增重会下降或者处于稳定水平。
大鳞大马哈鱼、鲤鱼和日本鳗鲡的氨基酸需要量的值是没有借助任何统计分析，用的是Almquist方图进行估量的。然而其它的则用回归分析产生Almquist方图（Harding，1977;Akiyama，1985a）。Wilson(1980)将Robbins(1979)连续的折线模型进行改进去测量需求量的值。Wilson的试验得到色氨酸、组氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸在饲料中的含量与鱼类生长关系的曲线（见图1）。
图1曲线表明，生长率直线随着饲料氨基酸含量的增加而上升，直线的转折点相当于那种要测定的氨基酸的需要量，转折点处生长率达到平衡。Santiago等(1988)在增重数据的基础上用折线模型和二元回归模型测定尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）的需要量。大部分报道的需要量的值都是用折线模型测定的。二元回归分析在估量需要量时的误差比折线模型低。
3.2.2 血清或组织氨基酸试验
肌肉组织中具有体内最大的氨基酸代谢池，是体内需要必需氨基酸的最大组织。同时，赖氨酸、含硫氨基酸、苏氨酸和异亮氨酸在肌肉组织中比在血液中更为敏感。一些学者曾发现鱼类血清或血液和肌肉中氨基酸的含量和摄入的氨基酸量关系密切，例如， 对某种氨基酸，只有需要量得到满足， 血浆中才有一定的含量， 摄入量超过需要量时其含量可增至很高水平。假设血清或者组织中氨基酸的含量保持最低直到满足氨基酸的需求量，然后当去饲喂大量的氨基酸时，血清或组织中氨基酸的含量会增加到很高的水平。这一方法已经证明只有在少数几个种类中测定氨基酸的需要量是准确的，如Wilson等(1977,1978)在斑点叉尾■的10种必需氨基酸的需要研究中,只有血清赖氨基酸、苏氨酸和蛋氨酸的的测定是准确的（Harding等，1977）。Walton等(1984)用血清色氨酸水平去确认虹鳟的色氨酸需要量是无用的。
3.2.3 氨基酸氧化试验
这项研究是假设当饲料中有一种限制性氨基酸或者有一种氨基酸缺乏，那么大部分会用于蛋白质的合成，还会有一部分氧化成二氧化碳。然而当一种氨基酸过量时，并不成为蛋白质合成的限制因素时，将会有更多的氨基酸被氧化。使氨基酸氧化显著增加的摄入水平就成为这个需要量的直接指示物。
Walton（1984）成功地使用这一技术在体增重数据的基础上确定了虹鳟的赖氨酸需要量。赖氨酸用14C进行标记。Kim等（1992）使用苯丙氨酸的氧化速率估测虹鳟苯丙氨酸的需要量的试验未成功。在试验中，试验饲料中的苯丙氨酸的含量呈梯度变化，苯丙氨酸用14C进行标记。随着饲料中苯丙氨酸呈梯度的增加，释放的14CO2也呈梯度的增加，但是在折线模型上却没有明显的转折点。这些结论表明，这项技术可能不适合测定鱼的氨基酸需要。
3.2.4 理想蛋白质模式
鱼的理想蛋白质模式通常建立在测定的需要量基础上，但对氨基酸需要量尚未确定时，则通常用全鱼体内氨基酸组成模式估计，并为这些鱼设计测试日粮。
用这种方法时所要测定的是整体氨基酸组成和该种鱼的赖氨酸需要量。这种方法比常规手段测定鱼的氨基酸需要节省很多时间和经费。但这种方法不能确定养殖鱼类必需氨基酸的日需要量。
Arai（1981）在银大麻哈鱼稚鱼饲料氨基酸研究中引入了A/E（indispensable amino acids/total indispensable amino acids）比（[各个必需氨基酸含量/包括胱氨酸和酪氨酸的总必需氨基酸的含量]×1 000）的概念，研究表明，必需氨基酸需要量和鱼体必需氨基酸组成量有密切相关。鱼类摄食模仿鱼体A/E添加氨基酸的酪蛋白饲料，大大改善生长和饲料效率。添加氨基酸的粗蛋白含量33%的酪蛋白饲料投喂的鱼，其生长速度和40%粗蛋白的饲料相同。
3.2.5 析因法
Ogino（1980）用氨基酸在鱼体内的沉积量来估测鲤鱼、虹鳟的氨基酸需要量。以全卵蛋白为试验饲料，按照鱼体氨基酸沉积量换算为EAA增加量和维持代谢量而求得EAA需要量，与Nose(1979)所确定的鲤鱼的氨基酸量的相关性非常好(R=0.96)。但是这种方法假定生长幼鱼的维持需要量低（虽然这种假设很难圆满解释只有30%~40%的饲料氮被保留在体内这一事实），所以这种方法确定的氨基酸需要量只是估计值。
4 鱼类氨基酸的需要量
鱼类对必需氨基酸的需要量只是在一定的控制条件下对少数鱼类进行了研究，而且有些研究还很不完善。表1为一些常见鱼种的必需氨基酸的需要量。
4.1 精氨酸
鲑科鱼类对精氨酸的需要量最高,大约为日粮蛋白质的6%,其它鱼类约4%～5%。
日粮的赖氨酸-精氨酸拮抗作用在某些动物上的试验得到了证实。但是，对斑点叉尾■（Robinson等，1981）或虹鳟（Kim等，1983）生长试验中，并未表明这种拮抗作用存在。
4.2 赖氨酸
对于大多数鱼类来说，赖氨酸的需要量大约占蛋白质的4%~5%。但是Ketola(1983)测得虹鳟非常高的需要量，占饲料蛋白质的6.1%,原因可能是由于试验条件不同,饲料蛋白质为不平衡蛋白。
4.3 组氨酸
组氨酸的需要量为蛋白质的1.5%~2.5%。Wilson等（1980）对斑点叉尾■血清中游离组氨酸模式的研究证实了这一需要量。
4.4 苏氨酸
鲑和鲶类对苏氨酸的需要量为饲料蛋白质的2%，鳗和鲤的需要量大约为饲料蛋白质的4%。
4.5 异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸
鲑科、鲤和鲶类对这三种氨基酸的需要量基本上是相同的，异亮氨酸的需要量大约占蛋白质的2.2%~3.0%，而鳗鲡的需要量则较高。给鱼喂异亮氨酸缺乏日粮时，可观察到相当高的死亡率。鲑科、鲤和鲶类对亮氨酸的需要量大约占蛋白质的3.3％~3.9%，而鳗鲡的需要量则较高，大约为5.3%。鲑科、鲤和鲶类对缬氨酸的需要量大约占蛋白质的3％~4%。
Wilson等（1980）测定日粮异亮氨酸、亮氨酸对斑点叉尾■血清游离异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸的影响。亮氨酸摄入量低于最适量时，对血清异亮氨酸和缬氨酸含量就有明显影响。这一现象可解释为亮氨酸可能促进支链氨基酸的组织吸收和它们的细胞内代谢。Robinson等（1984）证实斑点叉尾■在支链氨基酸之间存在营养间的相互关系，但这种互相作用看起来没有在其它动物中观察到的那样严重。
4.6 蛋氨酸和胱氨酸
蛋氨酸和胱氨酸一般归类为含硫氨基酸。大多数鱼的总含硫氨基酸需要量大约是蛋白质的2%~3%，而大鳞大马哈鱼和金头鲷最高，为4%；斑点叉尾■最低，为2.3%。
有试验结果表明，日粮的胱氨酸能减少用于最大生长时日粮蛋氨酸的需要量。在等硫基础上，胱氨酸对斑点叉尾■可取代60%（Harding等，1977），对虹鳟可取代42%（Kim等，1992）。
虹鳟是唯一在蛋氨酸缺乏时导致双眼白内障的鱼（Poston等，1977；Walton等，1982；Rumsey等，1983；Cowey等，1992），但这种现象在其它任何鱼类都还未见报道。
Harding等（1977）通过血浆中蛋氨酸浓度与摄入量的关系，证实了斑点叉尾■的蛋氨酸的需要量。
4.7 苯丙氨酸和酪氨酸
苯丙氨酸和酪氨酸都是芳香族氨基酸。鱼的苯丙氨酸和总的芳香族氨基酸需要量，大多在蛋白质的5%~6%的范围内，除了鳗鲡和鲤具有较高的需要量，而鲑和鲶类的值低。生长试验表明，酪氨酸在鲤鱼中能代替或节约大约60%的苯丙氨酸的需要量（Nose，1979），在斑点叉尾■为50%(Robinson等，1980)，在虹鳟为48%(Kim，1993)。
4.8 色氨酸
绝大多数鱼类色氨酸的需要量为饲料蛋白质的0.5%~1.0%。而鳗鲡、鲤和虹鳟的需要量较高。虹鳟高达1.4%，这个值可能被高估了(Poston等，1983)。色氨酸缺乏在大鳞大马哈鱼中导致一系列缺乏症，这在其它鱼类中未被观察到。虹鳟出现脊柱侧凸(Shanks等,1962;Kloppel等,1975;Poston等,1983;Walton等,1984)，在大马哈鱼中也观察到脊柱侧凸和脊柱前凸（Akiyama等，1985）。
5 结语
动物对氨基酸的需要量受多方面因素的影响，而标准推荐量是适宜条件下的最低需要量，在实际生产中应结合饲料原料中的养分变异、养分的生物学效价、饲料毒素和抗营养因子、饲料配制和加工过程中养分的损失等情况确定氨基酸的最佳添加量。
预测氨基酸需要量仅仅是为了评价氨基酸的潜在代谢需要。利用模型预测氨基酸需要量，需要很好地了解氨基酸用于维持、增重的利用效率。以理想蛋白形式估测不代表日粮也需要这样的氨基酸组成。只有不断努力了解组织氨基酸实际利用情况，才能改善营养模型。
测定某种鱼类对氨基酸需要量模型的试验可以为节约蛋白资源、降低饲料成本、科学使用蛋白质日粮提供试验性参考依据。
（参考文献43篇，刊略，需者可函索）
（编辑：沈桂宇，）
杨俊玲，上海海洋大学生命学院，200090，上海。
徐奇友（通讯作者），中国水产科学研究院黑龙江水产研究所。
收稿日期：2009-10-30
★ 现代农业产业技术体系建设专项资金，黑水研基本科研专项
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